CN103032375A - 一种用于风机的叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于风机的叶片，该叶片包括本体和圆柱状的连接柄部，所述本体呈空心状，其中，所述本体上靠近连接柄部的一端为叶根，远离连接柄部的一端为叶尖，所述连接柄部与叶根之间固定连接，使得所述本体能够在连接柄部的带动下旋转，所述本体还包括迎风部和背风部，所述迎风部和背风部之间圆滑地过渡。本发明涉及对叶片的厚度、迎风部和背风部的轮廓以及叶片本体的扭转角、叶型弯角以及几何进口角作出改进，这样可对传统叶片的气动状态进行改造，不但能够降低叶片涡流的产生，从而减小鼓风机整体噪音，还能有效提升同尺寸规格下的鼓风机风量，提升风机效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风机的叶片，具体地说一种用于风机的叶片。
背景技术
鼓风机一般主要由电机、空气过滤器、鼓风机本体、空气室、底座（兼油箱）、滴油嘴等六部分组成。鼓风机靠汽缸内偏置的转子偏心运转，并使转子槽中的叶片之间的容积变化将空气吸入、压缩、吐出。广泛适用于冶金、化工、化肥、石化、食品、建材、石油、矿井、纺织、煤气站、气力输送、污水处理等各工业部门。在离心式鼓风机中，空气的压缩过程通常是经过几个工作叶轮（或称几级）在离心力的作用下进行的。鼓风机有一个高速转动的转子，转子上的叶片带动空气高速运动，离心力使空气在渐开线形状的机壳内，沿着渐开线流向风机出口，高速的气流具有一定的风压，新空气由机壳的中心进入补充。近些年，各国都在改进鼓风机的内外部结构，以获得更好的节能和静音效果。
目前很多鼓风机采用的节能及静音技术主要是应用液力耦合器和变频器，例如日本对鼓风机中蜗壳及叶轮等通流部分的形状做了适当的改进，有效地防止了涡流及流动分离的产生，其绝热效率比原来的离心鼓风机提高5%～10%；瑞士制造的大流量离心式鼓风机，每级均设有进口导叶装置，其多变效率达82%；日本制造的多级离心鼓风机，采用进口导叶连续自动调节后，节能率达20%；美国的高速单级离心式鼓风机采用高转速、高压比半开式径向三元叶轮后，其效率可提高10%；此外，还有的在鼓风机主轴的另一端设有尾气透平装置，既符合环保要求，又达到了节能目的。这些新技术的应用，提高了风机的运行效率，但价格较高，并且安装维护工作非常复杂。其实，叶片的设计往往是鼓风机提高能量转换效率，减少噪音水平的关键，也是最易于改进的部分。例如，鼓风机产生的噪音往往是由于产生叶片涡流造成的，当鼓风机运转时，叶片高速旋转，这时由于升力的产生，在叶片的后部往往会产生大量涡流，此外，当在叶片有气流分离的情况时，也会产生涡流。这些产生的涡流导致压力变化，这种压力变化会产生噪音，并且会导致能量转换效率降低，浪费能源。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种安装简单、有效降低叶片涡流、能量转换效率高、节约能源的叶片。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种用于风机的叶片，该叶片包括本体和圆柱状的连接柄部，所述本体呈空心状，其中，所述本体上靠近连接柄部的一端为叶根，远离连接柄部的一端为叶尖，所述连接柄部与叶根之间固定连接，使得所述本体能够在连接柄部的带动下旋转，在所述连接柄部远离叶根的一端设有一圈突筋，其中，圆柱状的连接柄部的对称轴在本体内从叶根延伸至叶尖，其中所述对称轴的延长线在叶根和叶尖之间的长度称为叶片的跨度，所述本体的厚度由叶根沿叶片跨度向叶尖的方向呈现先增加后减小的方式设置，此外，所述本体还包括迎风部和背风部，所述迎风部和背风部之间圆滑地过渡；在叶片结构中存在四个位置处的截面，分别是A-A、B-B、C-C以及D-D四个截面，其中，A-A截面是叶片跨度长度一半的位置，B-B截面是距叶根三分之一跨度长度的位置，C-C截面是距叶根六分之一跨度长度的位置，D-D截面是距叶根十二分之一跨度长度的位置，其中，在叶片每一个位置处的截面中，所述本体的内壁均与一个基圆相切，所述基圆为与本体内与本体内壁相切的直径最大的圆，将每一个位置处的基圆的圆心连接在一起形成的直线为基圆的轴线，所述轴线与所述连接柄部对称轴处在同一条直线上，此外，在叶片每一个截面位置处，所述叶片的厚度均从基圆向两端减小，此外，所述基圆的直径从叶根向叶尖方向先增加后减小，在所述叶片中，所述本体的扭转角、叶型弯角以及进口角在从叶根到叶尖并沿叶片跨度的方向上呈分段式的变化，所述本体的扭转角在截面A-A处为25°，所述扭转角在A-A截面与叶尖之间均设置为25°，所述扭转角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为22°，所述扭转角在截面C-C处为10°，所述扭转角在截面D-D处为5°，所述扭转角在叶根处为0°，所述本体的几何进口角在截面A-A处为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖之间均设置为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为14°，所述几何进口角在截面C-C处为4°，所述几何进口角在截面D-D处为2°；此外，所述本体的叶型弯角在截面A-A处为16°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖之间均设置为16°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为10°，所述叶型弯角在截面C-C处为6°，所述叶型弯角在截面D-D处为4°。
优选的是，所述本体的扭转角在截面A-A处为50°，所述扭转角在A-A截面与叶尖之间均设置为50°，所述扭转角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为42°，所述扭转角在截面C-C处为14°，所述扭转角在截面D-D处为3°；所述本体的几何进口角在截面A-A处为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖之间均设置为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为27°，所述几何进口角在截面C-C处为9°，所述几何进口角在截面D-D处为4°；此外，所述本体的叶型弯角在截面A-A处为21°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖之间均设置为21°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为16°，所述叶型弯角在截面C-C处为9°，所述叶型弯角在截面D-D处为7°。
优选的是，所述固定连接是焊接。
本发明所带来的有益效果是：在本发明中，对叶片的厚度、迎风部和背风部以及叶片本体的扭转角、叶型弯角以及几何进口角作出改进，这样可对传统叶片的气动状态进行改造，通过对叶片结构的改进能够不但能够降低叶片涡流的产生，从而减小鼓风机整体噪音，还能有效提升同尺寸规格下的鼓风机风量，提升风机效率，使新型风机节能率提高10～20%，并且成本较低，用户可在较短时间内回收成本。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明所述叶片的主视截面图；
图2为本发明所述叶片的立体结构图；
图3为图1中A-A截面处的截面图；
图4为图1中B-B截面处的截面图；
图5为图1中C-C截面处的截面图；
图6为图1中D-D截面处的截面图。
图中部件名称对应的标号如下：
1、本体；2、连接柄部；3、叶根；4、叶尖；5、迎风部；6、背风部；7、突筋；8、基圆。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述：
实施例1
作为本发明所述叶片的实施例，如图1所示，该叶片包括本体1和圆柱状的连接柄部2，所述本体1呈空心状，其中，所述本体1上靠近连接柄部2的一端为叶根3，远离连接柄部2的一端为叶尖4，所述连接柄部2与叶根3之间固定连接，使得所述本体1能够在连接柄部2的带动下旋转，所述固定连接可以是焊接，在所述连接柄部1远离叶根3的一端设有一圈突筋7。其中，圆柱状的连接柄部2的对称轴在本体1内从叶根3延伸至叶尖4，其中所述对称轴的延长线在叶根3和叶尖4之间的长度称为叶片的跨度，所述本体1的厚度由叶根3沿叶片跨度向叶尖4的方向呈现先增加后减小的设置。
参照图2，图2示出了图1中所示叶片的立体结构，其中，所述本体1包括迎风部5和背风部6，所述迎风部5和背风部6之间圆滑地过渡。此外，迎风部5的端部和背风部6的端部的截面轮廓均为波浪状，这样可以有效地减少叶片涡流的产生。
参照图3-图6，图3-图6示意性地示出了图1中的叶片在A-A、B-B、C-C以及D-D四个位置处的叶片截面图，其中，A-A截面是叶片跨度一半的位置，B-B截面是距叶根3三分之一跨度的位置，C-C截面是距叶根3六分之一跨度的位置，D-D截面是距叶根3十二分之一跨度的位置。其中，在叶片每一个位置处的截面中（不限于上述四个位置），所述本体1的内壁均与一个基圆8相切，所述基圆8为与本体1截面内与内壁相切的直径最大的圆，将每一个位置处的基圆8的圆心连接在一起形成的直线为基圆8的轴线，所述轴线与所述连接柄部2对称轴处在同一条直线上，此外，在叶片每一个截面位置处，所述叶片的厚度均从基圆8处向两端减小，此外，所述基圆8的直径从叶根3向叶尖4方向递减。
根据图3-图6，所述本体1的扭转角、叶型弯角以及进口角在从叶根3到叶尖4并沿叶片跨度的方向上呈分段式的变化，所述本体1的扭转角在截面A-A处为25°，所述扭转角在A-A截面与叶尖4之间均设置为25°，所述扭转角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为22°，所述扭转角在截面C-C处为10°，所述扭转角在截面D-D处为5°，所述扭转角在叶根3端部处为0°，所述本体1的几何进口角在截面A-A处为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖4之间均设置为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为14°，所述几何进口角在截面C-C处为4°，所述几何进口角在截面D-D处为2°；此外，所述本体1的叶型弯角在截面A-A处为16°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖4之间均设置为16°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为10°，所述叶型弯角在截面C-C处为6°，所述叶型弯角在截面D-D处为4°。
实施例2
作为本发明所述叶片的实施例，与实施例一的区别在于：
所述本体1的扭转角在截面A-A处为50°，所述扭转角在A-A截面与叶尖4之间均设置为50°，所述扭转角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为42°，所述扭转角在截面C-C处为14°，所述扭转角在截面D-D处为3°；所述本体1的几何进口角在截面A-A处为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖4之间均设置为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为27°，所述几何进口角在截面C-C处为9°，所述几何进口角在截面D-D处为4°；此外，所述本体1的叶型弯角在截面A-A处为21°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖4之间均设置为21°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根3之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为16°，所述叶型弯角在截面C-C处为9°，所述叶型弯角在截面D-D处为7°。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效替换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种风机用的叶片，该叶片包括本体和圆柱状的连接柄部，所述本体呈空心状，其中，所述本体上靠近连接柄部的一端为叶根，远离连接柄部的一端为叶尖，所述连接柄部与叶根之间固定连接，使得所述本体能够在连接柄部的带动下旋转，在所述连接柄部远离叶根的一端设有一圈突筋，其中，圆柱状的连接柄部的对称轴在本体内从叶根延伸至叶尖，其中所述对称轴的延长线在叶根和叶尖之间的长度称为叶片的跨度，所述本体的厚度由叶根沿叶片跨度向叶尖的方向呈现先增加后减小的方式设置，此外，所述本体还包括迎风部和背风部，所述迎风部和背风部之间圆滑地过渡；
在叶片结构中存在四个位置处的截面，分别是A-A、B-B、C-C以及D-D四个截面，其中，A-A截面是叶片跨度长度一半的位置，B-B截面是距叶根三分之一跨度长度的位置，C-C截面是距叶根六分之一跨度长度的位置，D-D截面是距叶根十二分之一跨度长度的位置，其中，在叶片不限于上述四个位置的每一个位置处的截面中，所述本体的内壁与一个基圆相切，所述基圆为与本体内与内壁相切的直径最大的圆，将每一个位置处的基圆的圆心连接在一起形成的直线为基圆的轴线，所述轴线与所述连接柄部对称轴处在同一条直线上，此外，在叶片每一个截面位置处，所述叶片的厚度均从基圆处向两端减小，此外，所述基圆的直径从叶根向叶尖方向先增加后减小，在所述叶片中，所述本体的扭转角、叶型弯角以及进口角在从叶根到叶尖并沿叶片跨度的方向上呈分段式的变化，所述本体的扭转角在截面A-A处为25°，所述扭转角在A-A截面与叶尖之间均设置为25°，所述扭转角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为22°，所述扭转角在截面C-C处为10°，所述扭转角在截面D-D处为5°，所述扭转角在叶根端部处为0°，所述本体的几何进口角在截面A-A处为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖之间均设置为28°，所述几何进口角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为14°，所述几何进口角在截面C-C处为4°，所述几何进口角在截面D-D处为2°；此外，所述本体的叶型弯角在截面A-A处为16°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖之间均设置为16°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为10°，所述叶型弯角在截面C-C处为6°，所述叶型弯角在截面D-D处为4°。
2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于：所述本体的扭转角在截面A-A处为50°，所述扭转角在A-A截面与叶尖之间均设置为50°，所述扭转角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，其中，所述扭转角在截面B-B处为42°，所述扭转角在截面C-C处为14°，所述扭转角在截面D-D处为3°；所述本体的几何进口角在截面A-A处为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶尖之间均设置为33°，所述几何进口角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述几何进口角在截面B-B处为27°，所述几何进口角在截面C-C处为9°，所述几何进口角在截面D-D处为4°；此外，所述本体的叶型弯角在截面A-A处为21°，所述叶型弯角角在A-A截面与叶尖之间均设置为21°，所述叶型弯角在A-A截面与叶根之间呈现幅度先慢后快的递减变化，所述叶型弯角在截面B-B处为16°，所述叶型弯角在截面C-C处为9°，所述叶型弯角在截面D-D处为7°。
3.如权利要求1或2所述的叶片，其特征在于：所述固定连接是焊接。
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